受章鱼启发的机械吸盘通过模仿分泌粘液实现稳定抓取

2024年04月19日 05:45 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

一种受章鱼吸盘启发的新型吸盘可使机器人更轻松、更节能地提升和释放粗糙表面的物体。秘诀在于利用水模仿章鱼粘液。与大多数人造吸盘不同,章鱼的吸盘在表面粗糙、弯曲或不规则的物体(如岩石)上形成密封毫无问题。一段时间以来,人们一直认为这种效果几乎完全归功于吸盘组织的柔软和可塑性。

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然而,布里斯托尔大学的岳天琪博士及其同事想知道,这些吸盘分泌的粘液的重要性是否被忽视了。为了弄清这个问题,他们制作了一个人造章鱼吸盘。

该装置的杯状外形与天然吸盘相同,主要由多层重叠的软硅胶组成。这使得它能在很大程度上适应粗糙表面的轮廓,就像章鱼的吸盘一样。

尽管如此,在初次接触时,设备与表面之间仍会存在一些微米大小的间隙。为了填补这些缝隙,需要通过一根附带的管子注入水。液体流入一个流体系统,在杯子底部形成一个环,就像粘液细胞在章鱼吸盘底部形成一个环一样。

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当水从流体系统的微小开口渗出时,它会填满所有微小的缝隙,形成完美的密封。这样,水杯就能无限地提起并固定住物体。

由于管中的水始终保持压力,因此漏出的任何少量水都会立即被补上。当需要释放物体时,只需抬起杯子的一侧边缘,就能打破密封。

"我们相信,所提出的多尺度自适应吸力机制是一种强大的新型自适应吸力策略,它可能有助于开发多功能软粘合技术,"Tianqi 说。"目前的工业解决方案使用始终开启的气泵来主动产生吸力,但这些气泵噪音大且浪费能源。"

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关于这种吸盘的论文最近发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志上,下面的视频演示了这种吸盘。有趣的是,伊利诺伊大学的科学家们一直在研究一种人工章鱼吸盘,这种吸盘使用了对温度敏感的水凝胶。

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